Cuantificación electroquímica de arsénico en agua mediante uso de un electrodo de oro modificado con nanopartículas metálicas

Abstract

Actualmente la presencia de arsénico en aguas destinada para el consumo humano es objeto de múltiples investigaciones, debido a su alto grado de toxicidad. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha recomendado que el nivel máximo permitido de arsénico en el consumo de agua potable sea de 10 ppb (µg L−1 ). Debido a este problema, las técnicas electroanalíticas son una alternativa para su detección y cuantificación, debido a su simplicidad, rapidez, alta sensibilidad y a que emplean equipos sencillos y portátiles. Ante esta situación, el presente trabajo de tesis se enfoca en la determinación electroquímica del contenido de arsénico en aguas destinadas para consumo humano, así como el estudio de la mejora de la sensibilidad a través de la modificación del electrodo de trabajo empleando nanopartículas (NPs) metálicas. En la primera parte del trabajo se realiza un estudio sobre un electrodo de trabajo de oro y en la segunda parte, el electrodo de oro es modificado con nanopartículas de plata y cobre. Que fueron sintetizados por reducción química, empleando quitosano como agente estabilizante, estas muestras fueron caracterizadas por UV-Vis, DRX y DLS. Para el recubrimiento del electrodo de oro (electrodo de trabajo) a base de nanopartículas, se utilizó la técnica conocida como Dip Coating. Esta técnica permite que las nanopartículas se adhieran a la superficie del electrodo mediante la formación de una película delgada, otorgando una mejoría en la sensibilidad del sistema, por tanto, se obtendrá límites de detección más bajos para dar seguimiento a las normas oficiales. Dicha incorporación de nanopartículas sobre la superficie del electrodo fue corroborado mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (MEB). Los resultados se obtuvieron tras realizar pruebas en agua contaminada con diferentes concentraciones de arsénico en un amplio rango lineal que abarca desde los 2 ppb hasta los 100 ppb. La cuantificación se llevó a cabo usando la técnica de voltamperometría de onda cuadrada (SWV), en un medio electrolítico de HNO3 (0,1 M), desarrollando ensayos consecutivos en los cuales se modificaron y optimizaron par´ametros. Luego de tener las condiciones óptimas, la evaluación electroquímica se efectuó por medio de una curva de calibración graficando corriente generada versus concentración de arsénico (E vs [As+3]). El ajuste por mínimos cuadrados de esta curva permitió determinar: la sensibilidad, el límite de detección (LOD) y límite de cuantificación (LOQ). Resultando para el electrodo sin modificar un LOD de 0,32 ppb y LOQ de 1,07 ppb. En cambio, para el electrodo modificado Au/NPsAg se obtiene un LOD de 0,03 ppb y un LOQ de 0,11 ppb, siendo este 10 veces menor que el electrodo sin modificar y 3 veces menor que el electrodo de Au/NPsCu. Por lo tanto, el electrodo modificado con Au/NPsAg ofrece una gran oportunidad para la cuantificación de arsénico en agua para consumo humano.